5mm Kızılötesi LED 850nm HIR7373C Veri Sayfası - Boyut 5mm - Gerilim 1.45V - Güç 150mW - Türkçe Teknik Doküman

1. Ürün Genel Bakışı

Bu belge, yüksek şiddetli bir 5mm kızılötesi (IR) yayan diyotun özelliklerini detaylandırır. Cihaz, güvenilir kızılötesi yayılım gerektiren uygulamalar için tasarlanmış olup, 850 nanometre (nm) tepe dalga boyuna sahiptir. Standart bir T-1 3/4 (5mm) su berraklığında plastik paket içerisinde yer alır ve bu da kızılötesi ışığın optimum iletimini sağlar. Bileşen, spektral olarak yaygın silikon fototransistörler, fotodiyotlar ve kızılötesi alıcı modüllerle uyumludur; bu da onu çeşitli IR algılama ve iletişim sistemleri için ideal bir kaynak yapar.

Bu ürünün temel avantajları arasında yüksek güvenilirlik, önemli ışınım çıkışı ve enerji verimli çalışmaya katkıda bulunan düşük ileri gerilim karakteristiği yer alır. Kurşunsuz (Pb-Free) olarak üretilmiştir ve RoHS, EU REACH ve halojensiz standartları (Br < 900ppm, Cl < 900ppm, Br+Cl < 1500ppm) dahil olmak üzere başlıca çevre düzenlemelerine uygundur. Birincil hedef pazarı, yakınlık sensörleri, nesne algılama, uzaktan kumandalar ve endüstriyel otomasyon gibi kızılötesi tabanlı sistemler üzerinde çalışan tasarımcılar ve mühendislerdir.

2. Derinlemesine Teknik Parametre Analizi

2.1 Mutlak Maksimum Değerler

Cihaz, sürekli ileri akım (I_F) için 100 mA olarak derecelendirilmiştir. Darbe çalışmasında, belirli koşullar altında (darbe genişliği ≤ 100μs ve görev döngüsü ≤ %1) tepe ileri akım (I_FP) 1.0 A'ya kadar dayanabilir. İzin verilen maksimum ters gerilim (V_R) 5 V'dur. Çalışma sıcaklığı aralığı -40°C ile +85°C arasında, depolama sıcaklığı aralığı ise -40°C ile +100°C arasında belirtilmiştir. 25°C veya altındaki serbest hava sıcaklığında maksimum güç dağılımı (P_d) 150 mW'dir. Lehimleme sıcaklığı derecesi, 5 saniyeyi aşmamak üzere 260°C'dir.

2.2 Elektro-Optik Karakteristikler

Temel performans parametreleri, ortam sıcaklığında (T_a) 25°C'de ölçülür. Işınım şiddeti (I_e) birincil optik çıkış metriğidir. Standart test akımı olan 20 mA'de, tipik ışınım şiddeti 15 mW/sr'dir; ürün sınıfına bağlı olarak minimum değer 7.8 mW/sr'dir. Maksimum sürekli akım olan 100 mA'de (darbe koşullarında), tipik ışınım şiddeti 75 mW/sr'ye yükselir.

Tepe yayılım dalga boyu (λ_p) tipik olarak 850 nm'dir ve yarı maksimum şiddette spektral bant genişliği (Δλ) yaklaşık 45 nm'dir. İleri gerilim (V_F) 20 mA'de tipik olarak 1.45 V, maksimum 1.65 V'dir. 100 mA'de (darbe), V_F 1.80 V ile 2.40 V arasında değişir. Maksimum ters akım (I_R), 5 V ters gerilim uygulandığında 10 μA'dır. Görüş açısı (2θ_1/2), yarı şiddetteki tam açı olarak tanımlanır ve tipik olarak 40 derecedir.

3. Sınıflandırma Sistemi Açıklaması

Ürün, I_F= 20 mA'de ölçülen ışınım şiddetine göre farklı performans sınıflarına ayrılır. Bu, üretimde seçim tutarlılığı sağlar. Sınıflandırma aşağıdaki gibi tanımlanır:

• M Sınıfı:Işınım Şiddeti aralığı 7.8 mW/sr (Min) ile 12.5 mW/sr (Maks) arasındadır.
• N Sınıfı:Işınım Şiddeti aralığı 11.0 mW/sr (Min) ile 17.6 mW/sr (Maks) arasındadır.
• P Sınıfı:Işınım Şiddeti aralığı 15.0 mW/sr (Min) ile 24.0 mW/sr (Maks) arasındadır.
• Q Sınıfı:Işınım Şiddeti aralığı 21.0 mW/sr (Min) ile 34.0 mW/sr (Maks) arasındadır.

Bu derecelendirme sistemi, tasarımcıların uygulamaları için belirli minimum çıkış gereksinimlerini karşılayan bileşenleri seçmelerini ve sistem performansını garanti etmelerini sağlar.

4. Performans Eğrisi Analizi

Veri sayfası, tasarım için kritik olan birkaç karakteristik eğri sağlar.

4.1 İleri Akım - Ortam Sıcaklığı İlişkisi

Bu azaltma eğrisi, ortam sıcaklığının bir fonksiyonu olarak izin verilen maksimum sürekli ileri akımı gösterir. Sıcaklık arttıkça, aşırı ısınmayı önlemek ve uzun vadeli güvenilirliği sağlamak için izin verilen maksimum akım doğrusal olarak azalır. Tasarımcılar, beklenen çevre koşulları için uygun çalışma akımlarını seçmek üzere bu eğriye başvurmalıdır.

4.2 Spektral Dağılım

Spektral dağılım grafiği, bağıl ışınım şiddetini dalga boyuna karşı çizer. 850 nm'deki tepe noktasını ve yaklaşık 45 nm bant genişliğini doğrular. Bu eğri, hedeflenen alıcının (örneğin, 850-950 nm civarında tepe hassasiyetine sahip bir fototransistör) spektral hassasiyeti ile uyumluluğu sağlamak için önemlidir.

4.3 Işınım Şiddeti - İleri Akım İlişkisi

Bu grafik, sürücü akımı ile optik çıkış arasındaki ilişkiyi gösterir. Işınım şiddeti, akımla süper-doğrusal olarak artar. Tasarımcıların sürücü akımı, optik güç ve cihaz verimliliği arasındaki dengeyi anlamalarına yardımcı olur.

4.4 Bağıl Işınım Şiddeti - Açısal Yer Değiştirme İlişkisi

Bu kutupsal çizim, LED'in yayılım desenini tasvir eder. Şiddet merkez eksen (0°) boyunca en yüksektir ve açı arttıkça azalır; bu da 40 derecelik görüş açısını tanımlar. Bu bilgi, optik tasarım (örneğin, algılama uygulamalarında lens seçimi ve hizalama) için hayati öneme sahiptir.

5. Mekanik ve Paket Bilgileri

Cihaz, standart bir 5mm radyal bacaklı paket kullanır. Paket boyut çizimi, epoksi lens çapı (tipik olarak 5.0mm), bacak aralığı (2.54mm veya 0.1 inç, geçme delikli bileşenler için standart) ve toplam uzunluk dahil fiziksel ölçüleri belirtir. Çizim, kritik boyutlar için tipik olarak ±0.25mm toleranslar içerir. Anot (pozitif) bacak tipik olarak daha uzun bacak olarak tanımlanır. Su berraklığındaki lens malzemesi, minimum soğurma ile kızılötesi iletim için optimize edilmiştir.

6. Lehimleme ve Montaj Kılavuzu

6.1 Bacak Şekillendirme

Bacakların bükülmesi gerekiyorsa, bu işlem epoksi ampulün tabanından en az 3mm uzaklıkta bir noktada yapılmalıdır. Şekillendirme her zaman lehimlemeden önce ve oda sıcaklığında, paketi zorlamamak veya iç yapıyı (die ve bağlantı tellerini) hasar görmemesi için yapılmalıdır. PCB delikleri, montaj stresini önlemek için LED bacaklarıyla tam olarak hizalanmalıdır.

6.2 Depolama

Bileşenler, 30°C veya daha düşük ve %70 bağıl nem veya daha düşük kontrollü bir ortamda depolanmalıdır. Sevkiyattan sonra önerilen depolama ömrü 3 aydır. Daha uzun süreli depolama için (bir yıla kadar), nitrojen atmosferi ve nem alıcı (desiccant) bulunan hava geçirmez bir kapta saklanmalıdır. Nemli ortamlarda hızlı sıcaklık değişimlerinden, yoğuşmayı önlemek için kaçınılmalıdır.

6.3 Lehimleme Süreci

Lehimleme, termal hasarı önlemek için dikkatle yapılmalıdır. Lehim bağlantısı, epoksi ampulden en az 3mm uzakta olmalıdır.

• El Lehimlemesi:Maksimum havya ucu sıcaklığı 300°C (maksimum 30W havya için), her bacak için lehimleme süresi 3 saniyeyi aşmamalıdır.
• Dalga/Daldırma Lehimleme:Maksimum ön ısıtma sıcaklığı 60 saniyeye kadar 100°C olmalıdır. Lehim banyosu sıcaklığı 260°C'yi geçmemeli, bileşen maksimum 5 saniye boyunca daldırılmalıdır.

Kontrollü bir ısınma, tepe sıcaklıkta bekleme ve kontrollü soğutmayı vurgulayan önerilen bir lehimleme sıcaklık profili sağlanmıştır. Hızlı soğutma önerilmez. Daldırma veya el lehimlemesi birden fazla kez yapılmamalıdır. Lehimlemeden sonra, LED oda sıcaklığına dönene kadar mekanik şoklardan korunmalıdır.

6.4 Temizleme

Temizlik gerekliyse, oda sıcaklığında izopropil alkol kullanılmalı ve bir dakikayı geçmemelidir, ardından hava ile kurutulmalıdır. Ultrasonik temizleme, iç yapıya zarar verme riski nedeniyle genellikle önerilmez. Kesinlikle gerekliyse, süreç önceden dikkatlice nitelendirilmelidir.

6.5 Termal Yönetim

Bu düşük güçlü bir cihaz olsa da, özellikle maksimum değerlere yakın çalışırken, uygulama tasarımında ısı yönetimi dikkate alınmalıdır. Bağlantı sıcaklığını güvenli sınırlar içinde tutmak ve uzun vadeli güvenilirliği sağlamak için akım, İleri Akım - Ortam Sıcaklığı eğrisine göre azaltılmalıdır.

7. Paketleme ve Sipariş Bilgileri

Standart paketleme özelliği şu şekildedir: 500 adet bir anti-statik torbaya paketlenir. Bu torbalardan beş tanesi bir iç karton kutuya yerleştirilir. On iç karton kutu daha sonra bir ana (dış) karton kutuya paketlenir, böylece her ana karton kutu toplam 25.000 adet içerir.

Paketleme üzerindeki etiket, Müşteri Ürün Numarası (CPN), üretici Ürün Numarası (P/N), Paketleme Miktarı (QTY), Işık Şiddeti Sınıfı (CAT), Baskın Dalga Boyu Sınıfı (HUE), İleri Gerilim Sınıfı (REF), Parti Numarası (LOT No.) ve bir tarih kodu (Ay X) dahil olmak üzere çeşitli kodlar içerir.

8. Uygulama Önerileri

8.1 Tipik Uygulama Senaryoları

Bu kızılötesi LED, aşağıdakilerle sınırlı olmamak üzere geniş bir uygulama yelpazesi için uygundur: Kızılötesi uzaktan kumanda vericileri, yakınlık ve nesne algılama sensörleri, endüstriyel optik anahtarlar ve kodlayıcılar, gece görüş aydınlatma sistemleri, optik veri iletim bağlantıları ve temasız kullanıcı arayüzleri.

8.2 Tasarım Hususları

• Akım Sınırlama:LED'i bir gerilim kaynağından sürerken her zaman seri bir akım sınırlayıcı direnç kullanın. Değer Ohm Kanunu kullanılarak hesaplanabilir: R = (V_kaynak- V_F) / I_F.
• Alıcı Eşleştirme:Seçilen fotodedektörün (fototransistör, fotodiyot veya IR alıcı IC) optimum performans için 850 nm civarında tepe hassasiyetine sahip olduğundan emin olun.
• Optik Yol:Daha uzun menzilli veya yönlendirilmiş uygulamalar için IR ışınını paralel hale getirmek veya odaklamak üzere lens veya diyafram ihtiyacını ve görüş açısını göz önünde bulundurun.
• Elektriksel Gürültü:Algılama uygulamalarında, IR sinyalinin modülasyonu (örneğin, belirli bir frekansla) ve alıcıda senkron tespit, ortam ışığı girişimine karşı bağışıklığı büyük ölçüde artırabilir.

9. Teknik Karşılaştırma ve Farklılaşma

Genel kızılötesi LED'lere kıyasla, bu cihaz iyi tanımlanmış bir yüksek ışınım şiddeti (100mA darbede tip. 75 mW/sr'ye kadar) ve nispeten düşük ileri gerilim (20mA'de tip. 1.45V) kombinasyonu sunar. 850nm dalga boyu, silikon tabanlı alıcılarla geniş uyumluluğu sağlayan yaygın bir standarttır. Katı çevre standartlarına (RoHS, REACH, Halojensiz) uygunluğu, yeşil sertifikasyon gerektiren modern elektronikler için uygun hale getirir. Berrak paket, sinyali zayıflatabilecek renkli paketlere kıyasla tutarlı, filtrelenmemiş bir çıkış sağlar.

10. Sıkça Sorulan Sorular (SSS)

S: Işınım şiddeti (mW/sr) ile ışık şiddeti (mcd) arasındaki fark nedir?

C: Işınım şiddeti, tüm dalga boyları için geçerli olan, birim katı açı (steradyan) başına yayılan optik gücü (miliwatt cinsinden) ölçer. Işık şiddeti, insan gözünün hassasiyeti (fotopik eğri) ile ağırlıklandırılır ve kandela cinsinden ölçülür; bu 850nm LED gibi kızılötesi kaynaklar için geçerli değildir.

S: Bu LED'i sürekli olarak 100 mA sabit akımla sürebilir miyim?

C: Mutlak Maksimum Değerler, 100 mA'yi maksimumsürekliileri akım olarak belirtir. Ancak, güvenilir uzun vadeli çalışma için, özellikle daha yüksek ortam sıcaklıklarında, azaltma eğrisine başvurarak bu maksimumun altında çalışmak tavsiye edilir.

S: Görüş açısı neden 40 derece olarak belirtilmiştir?

C> 40 derecelik açı (2θ_1/2), ışınım şiddetinin merkez eksendeki tepe değerinin yarısına düştüğü noktalardaki tam genişliktir. LED'in ışın yayılımını tanımlar.

S: Bu LED için bir ESD koruma diyotu gerekli midir?

C> Veri sayfası yüksek bir ESD derecesi belirtmese de, LED'ler dahil tüm yarı iletken cihazları ESD önlemleri ile ele almak genellikle iyi bir uygulamadır. Seri olarak akım sınırlayıcı dirençler eklemek de bazı doğal koruma sağlar.

11. Pratik Tasarım ve Kullanım Örnekleri

Örnek 1: Basit Yakınlık Sensörü.LED'i kısa bir mesafe uzağa yerleştirilmiş bir fototransistör ile eşleştirin. Aralarından geçen bir nesne ışını keser ve fototransistör akımındaki bir düşüş olarak algılanır. Modüle edilmiş bir LED sinyali (örneğin, 38 kHz kare dalga) ve ayarlanmış bir alıcı kullanmak, ortam ışığını reddedebilir.

Örnek 2: Gece Görüş Kamerası için IR Aydınlatıcı.Bu LED'lerden oluşan bir dizi, 1A tepe akımında (uygun görev döngüsü ile) veya yakınında darbe modunda sürüldüğünde, 850nm ışığa duyarlı kameralar için önemli miktarda görünmez aydınlatma sağlayabilir ve düşük ışık koşullarında etkin menzillerini genişletebilir.

12. Çalışma Prensibi Tanıtımı

Bir Kızılötesi Işık Yayan Diyot (IR LED), bir yarı iletken p-n eklem diyotudur. İleri yönde bir gerilim uygulandığında, n-bölgesinden elektronlar ve p-bölgesinden oyuklar aktif bölgeye enjekte edilir. Bu yük taşıyıcıları yeniden birleştiğinde, enerjiyi foton formunda salarlar. Kullanılan belirli yarı iletken malzeme (bu durumda Galyum Alüminyum Arsenür - GaAlAs), bant aralığı enerjisini ve dolayısıyla yayılan ışığın dalga boyunu belirler; bu cihaz için kızılötesi spektrumdadır (850nm). Su berraklığındaki epoksi paket, çıkış ışınını şekillendiren bir lens görevi görür.

13. Teknoloji Trendleri

Kızılötesi verici teknolojisindeki trend, daha yüksek verimlilik (elektriksel watt başına daha fazla ışınım çıkışı), daha uzun menzilli uygulamalar için artan güç yoğunluğu ve otomatik montaj ile daha küçük form faktörleri için yüzey montaj cihazı (SMD) paketlerinin geliştirilmesi yönünde devam etmektedir. Ayrıca, spektroskopi ve gaz tespiti gibi gelişmiş algılama uygulamaları için çoklu dalga boylu ve geniş spektrumlu IR kaynaklarının geliştirilmesi de devam etmektedir. LED sürücü devresinin ve koruma özelliklerinin bileşenin kendisi üzerine entegrasyonu bir diğer gelişme alanıdır.